苗期施用貝萊斯芽孢桿菌對小麥干物質生產及籽粒品質的影響

關鍵詞：小麥；貝萊斯芽孢桿菌；系統抗性；營養品質；土壤養分；相關性分析中圖分類號：S512.1 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2025）06-0071-07

AbstractIn this experiment，Jimai 44 was used as test material to studythe effcts of Bacillus velezensis application by spraying and irrigation on systemic resistance of wheat seedlings，nutrient content in rhizosphere soil，dry matter accumulation，and grain yield and quality of wheat，as well as the correlations among the indicators.The results showed that compared with the control （water，CK），the application of B. velezensis at the appropriate concentration significantly increased the Vc，flavonoids and proline contents and the peroxidase （POD），superoxide dismutase （SOD） and catalase （CAT） activities in leaves of wheat at seedling stage， thereby significantly improved the systemic resistance level of wheat at seedling stage. Compared with CK，the application of B . velezensis at the appropriate concentration in field could significantly increase the contents of ammonium nitrogen and available phosphorus in rhizosphere soil of wheat in short term，and significantly increase the dry matter accumulation and nitrogen accumulation of wheat. The application of B . velezensis at the appropriate concentration at seedling stage significantly increased the number of wheat ears and the contents of amino acids and starch in grains， but had no significant effect on the number of grains per ear， 1000 -grain weight，yield and protein content in grains.The results of correlation analysis indicated that high systemic resistance at seedling stage was conducive to the dry matter accumulation of wheat plants； high Vc content and SOD activity in seedling leaves were beneficial to the accumulation of nitrogen in wheat plants；high SOD activity was conducive to phosphorus accumulation in wheat plants;high flavonol content and antioxidant enzyme activity were beneficial to the synthesis and accumulation of amino acids in wheat grains； high accumulation of dry matter in wheat was conducive to the synthesis and accumulation of amino acids and starch in grains ； high contents of ammonium nitrogen and available phosphorus in soil during seedling stage were beneficial to the increase of wheat ear number and the contents of amino acids and starch in grains.These conclusions could provide theoretical and data supports for further utilization of B . velezensis to improve the quality and efficiency of wheat production.

KeywordsWheat；Bacillus velezensis ； Systemic resistance；Nutritional quality；Soil nutrients；Correla·tion analysis

小麥（TriticumaestivumL.）作為我國主要糧食作物之一，市場需求量大，種植面積廣，營養價值高，對保障我國農業安全生產、穩定社會經濟向好向上發展具有重要意義。貝萊斯芽孢桿菌（Bacillusvelezensis，B.v.）屬于芽孢桿菌屬（Bacil-lus），能分泌產生多種活性酶類將大分子物質分解成小分子物質，使其更易被植物吸收利用[]近年來貝萊斯芽孢桿菌已在水稻[2]、黑胡椒[3]花生[4]、番茄[5]、茄子[6]等作物蔬果的促生增產和病害防治等方面得到廣泛應用，對于提升作物營養品質和抗病抗逆能力，促進作物生長和提升作物產量具有重要作用[]。但截至目前，貝萊斯芽孢桿菌在小麥生產上的相關利用和研究仍相對匱乏。

作為營養生長的關鍵時期，小麥苗期系統抗性水平不僅會影響其成苗率和生長狀況，還會直接影響到小麥籽粒營養品質和最終產量[8-9]。小麥生長所需礦物養分來源于土壤，土壤養分水平會影響小麥植株對營養元素的吸收利用及籽粒營養物質的積累分配，因而苗期土壤速效養分和有機質水平對小麥營養物質的合成積累具有重要作用[10]。前人關于微生物對土壤影響的研究普遍集中在土壤菌群結構及酶活性等方面，而對苗期土壤養分水平影響的研究較少。微生物對土壤養分、作物營養和生理生化特性等方面影響的研究往往都是獨立開展的，這不利于全面了解微生物對農業生產的作用。目前國家正在推行農業“雙減”政策，探究微生物對土壤速效養分的提升效果有利于進一步減少化肥的施用

蕭珣等[1]的研究已證實，適宜濃度的貝萊斯芽孢桿菌YH03發酵液能夠有效促進作物種芽萌發與幼苗生長，提高作物葉片葉綠素含量，改良幼苗光合與葉綠素熒光特性。本研究基于前期試驗結果，進一步通過大田試驗，分析不同濃度貝萊斯芽孢桿菌發酵液處理對小麥幼苗生理、干物質生產及土壤理化性質的影響，以期為貝萊斯芽孢桿菌在農業生產上的進一步安全合理利用與針對性研究奠定基礎。

材料與方法

1.1 試驗材料

供試小麥品種為濟麥44，購自山東魯研農業良種有限公司。肥料為磷酸二銨復合肥，由山東省農業科學院章丘試驗基地提供。貝萊斯芽孢桿菌YH03由山東省農業科學院谷物營養與質量安全團隊提供

酵母提取物、胰蛋白肺均為賽默飛世爾科技（中國）有限公司產品；氯化鈉（分析純）為國藥集團化學試劑有限公司產品；超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶試劑盒均為蘇州科銘生物技術有限公司產品

1.2 試驗儀器與設備

PHS-3E酸度計，上海佑科儀器儀表有限公司產品；GL124-1SCN萬分之一電子分析天平，德國賽多利斯（中國）產品;立式高壓滅菌器，上海申安醫療器械廠產品；SHA-B水浴恒溫振蕩器，常州國華電器有限公司產品；VarioskanLUX多功能酶標儀、SorvallST8R高速冷凍離心機，賽默飛世爾科技（中國）有限公司產品；SW-CJ-2FD雙人單面凈化工作臺，蘇州凈化設備有限公司產品；FE28-bio臺式pH計，瑞士梅特勒托利多集團產品；SCIENTZ-192高通量組織研磨器，寧波新芝生物科技股份有限公司產品；超低溫醫用冷藏箱，青島海爾生物醫療股份有限公司產品

1.3 試驗設計及方法

于2022年10月按270萬株 /hm² 密度進行小麥機械播種，種肥同施。于2023年2月在田間等距劃定 3m×1.6m 處理小區若干，3月麥苗完全返青后選取長勢均勻且具代表性的小區進行 B.v 田間小麥葉面噴施與灌根處理。共設7個噴施和灌根處理，即清水（CK）、空白LB培養基（TO）、 ?1× 10⁵CFU/mLB.v.（T1），1×10⁶CFU/mLB.v.（T2）， 1×10⁷ CFU/mL B.v.（T3）、 1×10⁸ CFU/mL B.v.（T4） .1×10⁹CFU/mLB.v.（T5） 。每處理重復3次。葉面噴施量以 B.v. 發酵液均勻附著于麥苗葉片表面為宜，灌根量為每小區 250mL 。于上午9：00—10：00進行田間處理，如遇陰天、降水等天氣則及時補施。每 5d 處理1次，共處理2次，其他管理措施同常規大田生產。處理結束5d后，取小麥幼苗與根際土壤樣本液氮保存帶回實驗室，部分樣品于 -80°C 保存備用，部分樣品于 4°C 冰箱暫存以進行相關指標測定。成熟期各處理分別收獲小麥籽粒進行產量和營養品質指標測定。

1.4 測定指標及方法

1.4.1小麥幼苗系統抗性相關指標測定Vc含量參考Medima-Lozano 等[12]的方法進行定量處理后采用菲啰啉比色法測定；參照龐發虎[13]所述方法進行類黃酮和游離脯氨酸含量測定；SOD、POD、CAT活性采用試劑盒測定。

1.4.2小麥植株干物質及 _N，P 積累量測定各處理分別于成熟期收獲小麥植株，剪去根部，105^°C 殺青 0.5h 再 75°C 烘干至恒重稱重獲得干物質積累量。將植株用 H₂SO₄-H₂O₂ 法消煮處理后，分別采用凱氏定氮法和鉬銻抗吸光光度法測定小麥植株 _N，P 含量[14] O

1.4.3小麥產量、產量構成因子及籽粒營養品質指標測定每小區分別選取 1m² 范圍內長勢均勻的小麥，自然干燥后脫粒測產。產量構成因子測定與統計參照文獻［15]進行。將小麥籽粒磨粉過篩，采用芘三酮比色法[16]測定籽粒氨基酸含量，用考馬斯亮藍法[7]測定籽粒蛋白質含量，用蒽酮比色法[15]測定籽粒淀粉含量。

1.4.4小麥根際土壤主要養分含量測定采用聯合浸提-比色法[18]測定土壤銨態氮、速效磷、速效鉀含量，采用重鉻酸鉀外加熱法[19]測定土壤有機質含量。

1.5 數據處理與分析

利用Microsoft Excel 2021、Word 2021（Mi-crosoft，Redmond，WA，USA）和 Origin 2022（OriginLab，Northampton，MA，USA）軟件進行數據匯總整理和圖表繪制，用SPSS27.0（SPSSInc.Chicago，IL，USA）軟件在 Plt;0.05 條件下進行差異顯著性分析和Pearson相關分析，相關性判定標準與方法參考文獻[20]進行。

2 結果與分析

2.1 貝萊斯芽孢桿菌對小麥幼苗系統抗性的影響

由表1可知，各貝萊斯芽孢桿菌處理的小麥幼苗葉片 v_C 、類黃酮、脯氨酸含量及POD、SOD、CAT活性大多明顯升高，且隨發酵液濃度升高整體均呈先升后降變化趨勢。其中，葉片 v_C 、類黃酮和脯氨酸含量分別在T2、T3和T3處理下達到最大值，分別為 FW和68.41μg/g FW，較CK分別顯著提升達 25.26% ）22.54% 和 57.01% ;POD、SOD和CAT活性均在T3處理達到最高，分別為 1252.29U/g FW、149.61U/g FW和 341.08U/g FW，較CK分別顯著提升達 50.89% ） 64.64% 和 137.08% 。

2.2 貝萊斯芽孢桿菌對小麥植株干物質及N、P積累的影響

由表2可知，苗期施用貝萊斯芽孢桿菌對小麥植株干物質及 _N，P 積累的影響各不相同，整體均隨處理濃度的增加呈先升后降趨勢。植株干物質積累量在T2處理下達到最大值，為13711.41kg/hm² ，較CK顯著增加 20.17% ，同時， ^{T1，13，T4} 處理植株干物質積累量也均較CK顯著增加，TO、T5處理與CK則均無顯著差異。植株N積累量在T1處理下達到最大值，為 273.91kg/hm² ，較CK顯著增加 17.72% ，T2次之，較CK增加14.88% ，其他處理與CK均無顯著差異。T3處理植株P積累量最高，為 50.04kg/hm² ，較CK增加5.77% ，但各處理間均差異不顯著

2.3 貝萊斯芽孢桿菌對小麥產量及籽粒營養品質的影響

如表3所示，T4處理小麥穗數最多，為652.47萬穗 ?hm² ，較CK顯著增多 2.88% ；產量、穗粒數和千粒重分別在T1、T4、T4處理達到峰值，分別為 8811.95kg/hm²?33.67 粒 、44.04g ，較CK均無顯著差異。苗期施用貝萊斯芽孢桿菌后小麥籽粒中氨基酸、淀粉和蛋白質含量均有所提升，且各指標整體變化趨勢均為隨著發酵液濃度的增加先升后降。籽粒氨基酸、淀粉含量均為T3處理最高，分別為 10.57% 、 68.18% ，分別較CK顯著提升3.32% 、 11.26% ；籽粒蛋白質含量在T2處理下達到最大值，為 7.93% ，但各處理間差異均不顯著。

2.4 貝萊斯芽孢桿菌對小麥根際土壤養分含量的影響

由表4可知，苗期施用貝萊斯芽孢桿菌后，土壤主要速效養分和有機質含量隨施用發酵液濃度增加整體均呈先升后降趨勢。除T3處理土壤速效磷含量及T4處理土壤銨態氮、速效磷含量顯著高于CK外，其余處理兩指標間均差異不顯著。T4處理土壤銨態氮含量和T3處理土壤速效磷含量均最高，分別為 4.60mg/kg 和 22.61mg/kg ，較CK分別增加 4.31% 和 24.85% ；土壤速效鉀和有機質含量分別在 T2和 T3 處理下最高，分別為 128.35mg/kg 和 13.16g/kg ，與CK均無顯著差異。表明施用貝萊斯芽孢桿菌在短期內并不會對小麥根際土壤速效養分和有機質含量產生較大影響。

2.5 不同指標間的相關性分析

對貝萊斯芽孢桿菌處理下小麥葉片生理與干物質積累、干物質積累與籽粒養分含量、土壤養分與干物質積累相關指標間的相關性進行分析，結果（圖1）可知，小麥苗期系統抗性各指標與地上部干物質積累量均呈顯著正相關，苗期葉片Vc含量和SOD活性與植株N積累量均呈顯著正相關，SOD活性與植株P積累量呈顯著正相關，類黃酮、脯氨酸含量及各抗氧化酶活性水平與小麥籽粒氨基酸含量均呈顯著正相關；小麥地上部干物質積累量與小麥籽粒氨基酸、淀粉含量呈顯著正相關；苗期土壤銨態氮含量與小麥穗數呈顯著正相關，土壤銨態氮和速效磷含量與籽粒氨基酸、淀粉含量均呈顯著正相關

FLA ?Pro 分別為葉片類黃酮、游離脯氨酸含量;DMA 為植株干物質積累量;NA、PA分別為植株N、P積累量;AA、AMY、PRO 分別為籽粒氨基酸、淀粉、蛋白質含量;KPS、SN、TKW、YIE分別為穗粒數、穗數、千粒重、產量;AN、RAP、RAPO、ORG 分別為土壤銨態氮、速效磷、速效鉀、有機質含量;其他指標同前。*表示在0.05水平上顯著相關。

圖1小麥不同指標間的相關性分析

3討論與結論

貝萊斯芽孢桿菌可誘導提高作物系統抗性來保障作物正常生長[21]。Peng 等[22]研究發現，貝萊斯芽孢桿菌GJ11可通過分泌大量乙酰丙酮誘導擬南芥系統抗性；Chen等[23]研究發現，貝萊斯芽孢桿菌WB可誘導提升西瓜對枯萎病的系統抗性;Xie等[24]研究發現，貝萊斯芽孢桿菌FZB42可通過激活miRNA誘導玉米系統抗性。本研究中，一定濃度的貝萊斯芽孢桿菌YH03發酵液可通過誘導提升小麥幼苗葉片Vc、Pro含量和POD、SOD、CAT活性來提升其系統抗性，這與龐發虎[13]、Reque等[25]的研究結果一致。

苗期施用貝萊斯芽孢桿菌有助于小麥植株的干物質積累和營養元素吸收利用。植株干物質積累是作物產量形成的必要條件，但在本研究中，盡管適宜濃度貝萊斯芽孢桿菌處理小麥植株的生物量有顯著提升，但各濃度處理下小麥增產效果較對照均未達到顯著水平，甚至T2、T5處理小麥產量還略低于CK。這可能是由于貝萊斯芽孢桿菌發酵液中含有大量的蛋白類底物，而貝萊斯芽孢桿菌產蛋白酶的能力強，有關底物被分解成多肽和氨基酸，對小麥形成氨基酸脅迫，使相關酶促反應和土壤氮吸收受到抑制，進而對干物質積累和產量造成不利影響[15，26]。但從小麥籽粒營養水平上來看，貝萊斯芽孢桿菌的施用有利于小麥籽粒營養品質的提升，說明貝萊斯芽孢桿菌發酵液中的氨基酸類物質對小麥提質增效具有重要作用，適宜濃度的貝萊斯芽孢桿菌發酵液有利于促進小麥植株從環境中吸收所需養分，這與劉靜怡等[15]的相關研究結果一致。此外，研究發現在不同濃度YH03發酵液處理下，小麥籽粒中蛋白質和氨基酸水平變化趨勢并不完全一致，這可能是由于受籽粒發育調控機制影響的緣故，或在小麥后熟期籽粒中蛋白質和氨基酸發生降解所致[27]

鑒于YH03解磷、產鐵載體、胞外酶和脫羧酶等能力較強，探究其在短期內對土壤速效養分和有機質含量的影響，有利于在保障小麥苗期正常生長的同時為減少化肥施用提供理論依據。本研究結果表明，適宜濃度的YH03發酵液在短期內可顯著提升土壤中銨態氮和速效磷含量，而對速效鉀和有機質含量無顯著影響。與褐藻寡糖[28]施用效果相比，單獨施用YH03在短期內改良土壤理化性質的能力較弱，后續應結合作物品種、耕作模式、物質配施、施用頻次、根際菌群結構等方面因素進行深入研究。

本研究發現，土壤理化性質、小麥干物質積累、產量及籽粒品質指標之間均存在一定相關性，與賈夢圓等[29]的研究結果高度一致。小麥苗期系統抗性的提升可提高生長效率和抗逆性，改善生理狀態，以保證或促進干物質積累，而干物質積累對小麥籽粒營養具有重要影響，在小麥灌漿過程中高干物質積累量有利于籽粒營養價值的提升[30-31]。土壤速效養分水平的提升有利于通過改良土壤菌群結構、提高富營養細菌門類相對豐度以促進作物生長發育與營養物質吸收[32]，進而對小麥的生產效能和營養品質進行有效調控

本研究就田間施用不同濃度YH03發酵液對小麥幼苗生理、干物質積累、籽粒品質及土壤速效養分等指標影響的分析得出，適宜濃度的YH03發酵液可顯著提升小麥植株干物質和氮積累水平、小麥穗數及籽粒氨基酸和淀粉含量，有效提高小麥幼苗葉片Vc、類黃酮、脯氨酸含量及POD、SOD、CAT活性。該結論可為利用貝萊斯芽孢桿菌實現小麥提質增效生產提供理論和數據支持

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